Two Modified Z-Source Inverter Topologies - Solutions to Start-Up Dc-Link Voltage Overshoot and Source Current Ripple

Q: 이 논문에서 정의한 Z-소스 인버터란 무엇인가?

임피던스 소스를 활용하여 DC-DC 컨버터의 전압 조정 기능과 DC-AC 인버터의 전력 변환 기능을 하나의 장치로 통합한 전력 변환 장치다. 특히 슛스루 상태를 통해 전압을 부스팅함으로써 입력 전압보다 높은 출력 전압을 생성할 수 있는 특성을 가진다.

Q: EL-ZSI와 CL-ZSI 토폴로지가 기존 ZSI 대비 가지는 기술적 이점은 무엇인가?

연구 결과, 제안된 토폴로지들은 스타트업 시 DC-링크 전압의 오버슈트를 억제하고 소스 전류 리플을 효과적으로 감소시킨다. 특히 CL-ZSI는 결합 인덕터를 통해 전압 이득을 높이며, EL-ZSI는 임베디드 전압원으로 소스 전압 스트레스를 낮추는 효과가 있다.

Dave Heema Bharatkumar; Dheerendra Singh; Hari Om Bansal

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자료유형: 학술저널

저자정보: Dave Heema Bharatkumar (Birla Institute of Technology and Science) Dheerendra Singh (Birla Institute of Technology and Science) Hari Om Bansal (Birla Institute of Technology and Science)

저널정보: 전력전자학회 JOURNAL OF POWER ELECTRONICS JOURNAL OF POWER ELECTRONICS Vol.19 No.6

발행연도: 2019.11

수록면: 1,351 - 1,365 (15page)

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This paper proposes two modified Z-source inverter topologies, namely an embedded L-Z-source inverter (EL-ZSI) and a coupled inductor L-Z source inverter (CL-ZSI). The proposed topologies offer a high voltage gain with a reduced passive component count and reduction in source current ripple when compared to conventional ZSI topologies. Additionally, they prevent overshoot in the dc-link voltage by suppressing heavy inrush currents. This feature reduces the transition time to reach the peak value of the dc-link voltage, and reduces the risk of component failure and overrating due to the inrush current. EL-ZSI and CL-ZSI possess all of the inherent advantages of the conventional L-ZSI topology while eliminating its drawbacks. To verify the effectiveness of the proposed topologies, MATLAB/Simulink models and scaled down laboratory prototypes were constructed. Experiments were performed at a low shoot through duty ratio of 0.1 and a modulation index as high as 0.9 to obtain a peak dc-link voltage of 53 V. This paper demonstrates the superiority of the proposed topologies over conventional ZSI topologies through a detailed comparative analysis. Moreover, experimental results verify that the proposed topologies would be advantageous for renewable energy source applications since they provide voltage gain enhancement, inrush current, dc-link voltage overshoot suppression and a reduction of the peak to peak source current ripple.

#Coupled inductor #Current ripple #Split voltage sources #Voltage gain #Voltage overshoot #Z-source inverter

Abstract
I. INTRODUCTION
II. ANALYSIS OF THE PROPOSED TOPOLOGIES
III. SIMPLE BOOST CONTROL OF THE PROPOSED TOPOLOGIES
IV. ANALYSIS OF THE ISSUES OF START-UP VOLTAGE OVERSHOOT AND CURRENT RIPPLE
V. COMPARATIVE ANALYSIS OF THE PROPOSED TOPOLOGIES WITH THE CONVENTIONAL TOPOLOGIES
VI. DERIVATION OF MATHEMATICAL AND MAGNETIC CONDITIONS FOR CURRENT RIPPLE CANCELLATION IN THE CL-ZSI
VII. SIMULATION AND EXPERIMENTAL RESULTS
VIII. CONCLUSION
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